Contribution à l'étude du bruit électrique basse fréquence et des phénomènes de porteurs chauds dans les filières CMOS SOI avancées PDF Download
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Author: François Dieudonné
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Languages : fr
Pages : 194
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Book Description
Les technologies Silicium-sur-Isolant (SOI) ont montré ces dernières années leurs potentialités afin de poursuivre l'incessante réduction d'échelle des dispositifs CMOS. Ce travail regroupe des études expérimentales sur les effets de substrat flottant, le bruit électrique basse fréquence et les phénomènes de porteurs chauds dans les transistors MOS des filières SOI 0.13æm Partiellement Désertées à oxyde de grille ultra-mince. Les architectures SOI ont tout d'abord été introduites, ainsi que leurs principales caractéristiques et spécificités. Un nouvel effet de substrat flottant, le GIFBE, est mis en évidence et analysé de façon détaillée. L'impact de la réduction d'échelle sur l'effet kink est également mentionné. Le bruit électrique et les différentes sources de bruit internes aux composants MOS sont ensuite présentés. Une attention toute particulière est portée au bruit en 1/f, dont le niveau global est plus élevé que dans les filières CMOS SOI 0.25æm. Le modèle de fluctuations du nombre de porteurs permet d'expliquer la plupart des résultats obtenus. Un excès de bruit dû au GIFBE a été mis en évidence. Sa dépendance avec la géométrie a été analysée, et des simulations réalisées. De la même manière que l'excès de bruit dû au kink, de l'ordre d'une décade, il est supprimé par l'utilisation d'architectures à prise. Ensuite, les mécanismes de génération et d'injection de porteurs chauds ont été considérés. Le pire-cas de la dégradation induite par un vieillissement électrique accéléré a été reporté pour Vg=Vd. Les mécanismes responsables de la dégradation en condition de pire-cas ont été identifiés. La saturation de la dégradation a été également soulignée, tout comme des difficultés inhérentes à la systématisation de l'extrapolation de la durée de vie des dispositifs en raison de régimes de dégradation fortement dépendant de la gamme de polarisations de drain choisie.
Author: François Dieudonné
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Languages : fr
Pages : 194
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Les technologies Silicium-sur-Isolant (SOI) ont montré ces dernières années leurs potentialités afin de poursuivre l'incessante réduction d'échelle des dispositifs CMOS. Ce travail regroupe des études expérimentales sur les effets de substrat flottant, le bruit électrique basse fréquence et les phénomènes de porteurs chauds dans les transistors MOS des filières SOI 0.13æm Partiellement Désertées à oxyde de grille ultra-mince. Les architectures SOI ont tout d'abord été introduites, ainsi que leurs principales caractéristiques et spécificités. Un nouvel effet de substrat flottant, le GIFBE, est mis en évidence et analysé de façon détaillée. L'impact de la réduction d'échelle sur l'effet kink est également mentionné. Le bruit électrique et les différentes sources de bruit internes aux composants MOS sont ensuite présentés. Une attention toute particulière est portée au bruit en 1/f, dont le niveau global est plus élevé que dans les filières CMOS SOI 0.25æm. Le modèle de fluctuations du nombre de porteurs permet d'expliquer la plupart des résultats obtenus. Un excès de bruit dû au GIFBE a été mis en évidence. Sa dépendance avec la géométrie a été analysée, et des simulations réalisées. De la même manière que l'excès de bruit dû au kink, de l'ordre d'une décade, il est supprimé par l'utilisation d'architectures à prise. Ensuite, les mécanismes de génération et d'injection de porteurs chauds ont été considérés. Le pire-cas de la dégradation induite par un vieillissement électrique accéléré a été reporté pour Vg=Vd. Les mécanismes responsables de la dégradation en condition de pire-cas ont été identifiés. La saturation de la dégradation a été également soulignée, tout comme des difficultés inhérentes à la systématisation de l'extrapolation de la durée de vie des dispositifs en raison de régimes de dégradation fortement dépendant de la gamme de polarisations de drain choisie.
Author: Beya Nafaa
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Languages : fr
Pages : 133
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Les travaux réalisés pendant cette thèse se focalisent sur l'étude de transistors double grille UTBOX complètement délpétés fabriqués pour le nœud technologique 16 nm. Les performances de ces composants en courant continu et en fonction de la température ont été évaluées. Les pièges localisés dans le film de silicium ont été identifiés à l'aide de la spectroscopie de bruit basse fréquence, donnant ainsi la possibilité d'évaluer les étapes de fabrications afin de les optimiser. Un pic inhabituel de transconductance a été observé dans les caractéristiques de transfert obtenues à faibles températures (77 K et 10 K). Ce phénomène est plus probablement lié à un effet tunnel à travers des dopants diffusés à partir des extensions de source et drain dans le canal. Le mécanisme de transport quantique relié à la dégénérescence de niveaux d'énergie dans la bande de conduction a été mis en évidence à température cryogéniques et à très faibles polarisations. Une nouvelle approche théorique valide en inversion modérée a été développée pour les modèles de fluctuations de mobilité et de fluctuations de mobilité corrélés aux fluctuations du nombre de porteurs. Les résultats indiquent que le changement du mécanisme de transport des porteurs est accompagné par un changement du mécanisme du bruit en 1/f .
Author: Mouenes Fadlallah (auteur en physique des composants).)
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Languages : fr
Pages : 0
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Author: Leily Zafari
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Languages : fr
Pages : 146
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La technologie Silicium-Sur-Isolant (SOI) a montré ses potentiels dans la poursuite de la miniaturisation des dispositifs CMOS. L'analyse du bruit électrique basse fréquence pour les architectures SOI avancées constitue l'objectif principal de ce travail. Les différentes structures ont tout d'abord été introduites, ainsi que leurs principales caractéristiques et spécificités. L'impact de la réduction d'échelle sur les effets 'body' flottant est mis en évidence et analysé en détail. Le bruit électrique et les différentes sources de bruit internes aux composants MaS sont ensuite présentés. Une attention toute particulière est portée au bruit en l/f dont la source est attribuée aux fluctuations du nombre de porteurs, corrélées ou pas avec les fluctuations de la mobilité. L'impact de la réduction de dimension des dispositifs sur le comportement en bruit des effets 'body' flottant dans l'architecture Partiellement Désertée a été mis en évidence. Dans les transistors à film mince, i.e. Complètement Déserté et Double Grille, l'impact de l'épaisseur de film de silicium ainsi que la qualité de l'interface arrière est analysé. A l'aide des mesures de bruit basse fréquence, un modèle analytique à été proposé pour le profil de pièges dans les empilements de grille avec une couche de HfDz. La contribution de l'interface BOX/substrat au bruit total du dispositif a été étudiée par des simulations numériques.
Author: Dimitri Boudier
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Languages : fr
Pages : 17
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Les travaux menés pendant cette thèse se concentrent sur l'étude de technologies avancées de MOSFET, plus précisément de FinFET à triple-grille et de nanofils à grille enrobante. Ils ont été fabriqués pour le nœud technologique 10 nm, suivant le même procédé de fabrication à l'exception de la fabrication d'une quatrième grille pour les nanofils. Ces composants sont étudiés en régime statique afin de déterminer les principaux paramètres de leur modèle électrique. Des études à très faible température (
Author: Sébastien Haendler
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Languages : fr
Pages : 152
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Ce mémoire porte sur l'étude expérimentale et la modélisation du bruit électrique basse fréquence dans les transistors MOS/SOI submicroniques. Le premier chapitre est une introduction sur les structures Silicium sur Isolant (SOI), où sont détaillées les principales propriétés. Dans la deuxième partie, une étude statique des transistors MOS/SOI est présentée avec notamment l'extraction des principaux paramètres électriques. Le troisième chapitre porte sur les sources de bruit présentes dans les composants électroniques. Le quatrième chapitre est consacré à l'étude du bruit électrique dans différentes architectures SOI. Dans un premier temps, une analyse du bruit en 1/f est faite sur les technologies partiellement désertées. Il est montré que le modèle de Mc Whorter permet d'expliquer l'ensemble des résultats obtenus. Une analyse originale des effets de couplage sur le bruit électrique dans les transistors complètement désertés est également effectuée, incluant le vieillissement électrique Fowler-Nordheim. Un modèle de bruit rendant compte de l'impact de l'oxyde opposé est présenté. Le bruit électrique induit par les effets de substrats flottants (effet kink) est aussi analysé tant pour les technologies partiellement que complètement désertées. Des comparaisons entre les résultats expérimentaux et des simulations numériques ont aussi été abordées. Enfin une étude des transistors MOS à tension de seuil dynamique (DTMOS) est effectuée. Un nouveau modèle est présenté pour expliquer les résultats expérimentaux. De plus, une étude particulière sur les DTMOS avec limiteur de courant montre une nouvelle fois les effets de substrats flottants.
Author: Abdelmounen Yarbou
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Languages : fr
Pages : 234
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Author: Rachida Talmat
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Languages : fr
Pages : 0
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Au cours de cette thèse, des mesures en régime statique et en bruit ont été effectuées sur des transistors FinFETs réalisés sur substrat SOI, issus de la technologie 32 nm, ayant deux différents isolants de grille. L'un est l'oxyde d'hafnium (HfO2) et le second est le silicate d'hafnium nitruré (HfSiON). La plupart de ces dispositifs ont subi des techniques de contrainte mécanique locales et globales. Les résultats de mesures en statique ont montré l'amélioration considérable des performances dans les transistors contraints par rapport aux transistors standards. Il a été montré que ces transistors contraints semblent être moins sensibles à la variation de la température (300 K - 475 K) indiquant un autre atout de l'ingénierie des contraintes. Les résultats de mesures de bruit ont permis d'évaluer la qualité de l'isolant de ces dispositifs, le silicate d'hafnium nitruré semble avoir une meilleure qualité. L'étude du bruit a permis aussi d'apporter des informations sur le transport ainsi que sur les mécanismes physiques qui génèrent le bruit en 1/f dans ces dispositifs. On n'a remarqué aucun impact significatif des contraintes mécaniques sur le niveau du bruit. Le mécanisme qui prédomine dans ces dispositifs est le mécanisme des fluctuations de nombre de porteurs dans les type n et type p. Les mesures de bruit en fonction de la température (100 K - 300 K) ont permis d'identifier des défauts, souvent liés à la technologie de fabrication, dans le film de silicium par la méthode de spectroscopie de bruit.
Author: Mohammed Sadiki
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Languages : fr
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Author: Olivier Roux Dit Buisson
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Languages : fr
Pages : 166
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CE MEMOIRE EST CONSACRE A LA CARACTERISATION ET A LA MODELISATION DU BRUIT EN 1/F ET DES FLUCTUATIONS RTS DANS LE TRANSISTOR MOS SUBMICRONIQUE. DANS LE PREMIER CHAPITRE, NOUS RAPPELONS LE FONCTIONNEMENT ELECTRIQUE DU TRANSISTOR A ENRICHISSEMENT ET LES EFFETS DE LA REDUCTION DES DIMENSIONS DU COMPOSANT POUR UNE INTEGRATION A TRES GRANDE ECHELLE (VLSI). DANS LE DEUXIEME CHAPITRE, NOUS ANALYSONS LES MODELES DU BRUIT EN 1/F ET PROPOSONS UNE METHODE DE DIAGNOSTIC DES SOURCES DE CE TYPE DE BRUIT, POUR DISTINGUER LES FLUCTUATIONS DE MOBILITE (MODELE DE HOOGE) DES FLUCTUATIONS DU NOMBRE DE PORTEURS (MODELE DE MC WHORTER). NOUS VALIDONS UN MODELE DES FLUCTUATIONS RTS ASSOCIEES AU PIEGEAGE D'UN SEUL PORTEUR DU CANAL DANS LES DISPOSITIFS DE SURFACE DE GRILLE SUBMICRONIQUE. CE MODELE NOUS PERMET DE PREVOIR L'EVOLUTION DE L'AMPLITUDE ET DES CONSTANTES DE TEMPS DE CES FLUCTUATIONS EN FONCTION DES POLARISATIONS. NOUS ANALYSONS ALORS L'IMPACT SUR LE BRUIT A BASSE FREQUENCE DE LA MINIATURISATION DES DISPOSITIFS. LE TROISIEME CHAPITRE TRAITE DE LA CARACTERISATION EN BRUIT DE FILIERES CMOS 1 M, 0,7 M ET 0,35 M. NOUS DETERMINONS LES SOURCES DES FLUCTUATIONS DANS UNE ETUDE DU BRUIT DES TRANSISTORS A CANAL DE TYPE N OU P. LES EFFETS DE DEGRADATIONS UNIFORME ET NON UNIFORME DE L'OXYDE DE GRILLE SONT EVALUES PAR LA MESURE DE BRUIT. NOUS ANALYSONS LES FLUCTUATIONS RTS DANS LES TRANSISTORS MOS DE SURFACE SUBMICRONIQUE, SUR SUBSTRAT MASSIF OU ISOLANT. LES VARIATIONS DE L'AMPLITUDE ET DES CONSTANTES DE TEMPS SONT COMPAREES AUX MODELES ET PERMETTENT DE LOCALISER LES PIEGES DANS L'OXYDE DE GRILLE. DANS LA TECHNOLOGIE CMOS 0,35 M, LA DISPERSION DES NIVEAUX DE BRUIT MESUREE D'UN COMPOSANT A L'AUTRE ET ASSOCIEE AUX FLUCTUATIONS RTS, EST COMPAREE AUX PREVISIONS DES MODELES. CETTE DISPERSION AUGMENTE FORTEMENT QUAND LA SURFACE DE LA GRILLE DES COMPOSANTS DIMINUE EN DESSOUS DU MICRON CARRE
